中心孔内壁与所述外电极(11)喷口处的圆柱形外周同轴连接，在所述电极外壁(21)径向连接一个所述的接地用组件(52)固定， 固定法兰(22)，用黄铜制成，同轴地嵌入所述电极外壁(21)的底部内侧，通过所述固定法兰(22)径向中部位置的凸台的侧面与所述电极外壁(21)底部裙边的外端面相接触并被定位， 固定套(23)，用聚四氟材料制成，同轴地套接在水冷系统中的水冷管(323)的外周柱面上，左端部在径向通过一个凸台的斜面与所述固定法兰(22)后端部径向内侧呈斜面方式定位， 密封环(24)，用聚四氟材料制成，呈圆锥台状，同轴地套接在所述水冷管(323)的外圆柱面上，圆锥台的锥面嵌入所述固定套(23)底面内侧面进行定位，底面用一个用内螺纹连接在固定套(23)外周面上，用密封螺母(26)定位， 第一锁紧螺母(251)，用黄铜制成，与所述水冷管(323)同轴，同时与位于所述电极外壁(21)的裙边外侧的所述固定法兰(22)的凸台的外周面用内螺纹连接并定位， 第二锁紧螺母(252)，用黄铜制成，在底部开口处，与位于所述固定法兰(22)径向的端部凸台外周面用内螺纹连接，顶部通过一个与所述水冷管(323)同轴的中心孔套在所述水冷管(323)外壁上，并通过所述密封螺母(26)顶部上端面的内侧对所述密封环(24)底部进行定位； 水冷系统(3)，包括:第一水冷子系统(31)与第二水冷子系统(32)，其中: 第一水冷子系统(31)，用于冷却所述外电极(11)，其中包括:第一进水口(311)，第一出水口(312)，第一水冷密封圈(3131)和第二水冷密封圈(3132)以及水冷压紧环(314)，其中: 第一进水口(311)，沿着垂直于所述外电极(11)直筒部分的方向开在所述电极外壁(21)上， 第一出水口(312)，沿着垂直于所述外电极(11)喇叭形开口的方向开在所述电极外壁(21)相对于所述第一进气口(311)右端的位置上， 第一水冷密封圈(3131)，沿所述外电极(11)径向布置，夹在所述电极外壁(21)顶部端面的内侧和位于所述外电极(11)喷口处外侧面凸台的外电极(11)上端面之间， 水冷压紧环(314)，用聚四氟材料制成，与所述内电极(12)同轴，外周面与所述电极外壁(21)的内周面紧密接触， 第二水冷密封圈(3132)，与所述内电极(12)同轴，轴向的两个侧面分别夹持在所述外电极(11)底部的外端面与所述水冷压紧环(314)径向左侧面之间， 第二水冷子系统(32)，用于冷却所述内电极(12)，其中包括:第二进水口(321)、第二出水口(322)、所述水冷管(323)和密封垫片(324)，其中: 所述水冷管(323)与所述接高压组件(51)连接，输入交流电，与所述内电极(12)位于同一条中心线上，所述水冷管(323)的底部通过同轴的所述密封垫片(324)与所述内电极(12)底部紧密接触，以冷却所述内电极(12)，所述水冷管(323)另一端开口，构成第二进水口(321)，输入去离子水，防止在高压下发生电离现象，沿着所述水冷管(323)外壁开有一个垂直方向的第二出水口(322)； 气路系统(4),以空气、氧气、氮气、氩气、氦气、水蒸气及其混合气体等气体为工作气体，包括:进气管(41)、进气旋向环(42)、三个气路密封圈(441，442，443)以及调整环(43)，其中: 进气管(41)，沿着径向垂直地开在所述第一锁紧螺母(251)和所述其二锁紧螺母(252)之间的所述固定法兰(22)的外周面上， 进气旋向环(42)，一端开口，通过开在另一端端面上的中心孔与所述水冷管(323)的外壁同轴套接，同时又同轴地内接于所述电极外壁(21)的内侧圆周面上，在开口一端的径向外侧面与所述水冷压紧环(314)径向右侧面之间有一个第一气路密封圈(441)，在所述进气旋向环(42)的外侧圆柱面上开有用以改变工作气路旋转方向的环形进气道(421)，调整环(43)，内接于所述电极外壁(21)的内侧面上且与所述水冷管(323)同轴，在所述调整环(43)与所述进气旋向环(42)外侧圆柱面之间形成一个供所述工作气流进入所述进气旋向环(42)的环形进气道(421)的气体通道，所述调整环(43)在径向左端面上通过第二气路密封圈(442)与所述进气旋向环(42)相接触，所述调整环(43)在径向右端面上通过第三气路密封圈(443)与所述固定法兰(22)相接触，三个所述气路密封圈(441，442，443)通过所述第一锁紧螺母(251)压紧，工作气流经过位于所述固定法兰(22)与所述水冷管(323)之间、调整环(43)与所述进气旋向环(42)之间形成的气流通道进入所述进气旋向环(42)后，再沿所述水冷压紧环(314)与所述水冷管(323)、内电极(12)之间的气流通道进入由所述外电极(11)喇叭口与内电极(12)圆锥面之间形成的等离子体放电空间之中。
2.根据权利要求1所述，暖等离子体其特征在于，串联谐振供电电路，其中: 功率开关管(V1, V2, V3, V4)采用:IRFP460，输入直流电压(Ui)为:265V，变压器(T)采用:铁氧体变压器，其中(W1) =(W2)为1:1000，高频高电压(U0)为:频率在1kHz?40kHz间、电压峰值为1kV?40kV的交流电； 暖等离子体发生器交流供电电容，是一种全桥逆变升压电路，包括:第一桥臂、第二桥臂、串联谐振电路和变压器(T)，其中: 第一桥臂，由并联了第一浪涌电压吸收电路，以下简称第一电压吸收电容(C1)的第一功率开关管(％)、并联了第三电压吸收电容(C3)的第三功率开关管(V3)这两者在B点相互串接而成， 第二桥臂，由并联了第二电压吸收电容(C2)的第二功率开关管(V2)、并联了第四电压吸收电容(C4)的第四功率开关管(V4)这两者在A点相互串接而成， 串联谐振电路，由从所述A点开始，依次由所述变压器(T)的原边线圈(W1)、谐振电感(L1)、谐振电容(C5)相继串联后再到达所述B点的串联电路构成， 在相互并联的所述第一桥臂、第二桥臂两端输入直流电压(Ui),在所述变压器(T)的副边线圈(W2)上输出频率在1kHz?40kHz间、电压峰值为1kV?40kV的高频高电压(U0)，四个所述功率开关管(V1, V2，V3，V4)采用时间比率控制，在前半周期，Uab=-Ui,后半周期Uab=Ui,加在两个同轴型电极上。
【专利摘要】一种暖等离子体发生器属于等离子体源设计制造技术领域，其特征在于，采用紫铜制的环形外电极和钨制的圆锥形内电极，分别用去离子水冷却，用连接于内电极底部的密封垫片把热能传到水冷管冷却，用开在电极外壁上的进水管对环形外电极的直筒形喷口进行冷却，在锁紧螺母作用下，用气路密封圈进行气路密封，同时用水冷压紧环经水冷密封圈防止冷却水进入放电空间，作为工作气体的空气用进气旋向环来改变进入放电空间的气流方向和速度，来保持放电的稳定性,在10kHz～40kHz频率、10kV～40kV高压作用下把等离子气体的温度从10000K降至3000K，以便在降低输入功率的同时提高点火过程的热能利用率，能广泛地应用于烧煤锅炉点火、ICP-AES光源、等离子体辅助燃烧等领域。
【IPC分类】H05H1-34, H05H1-28
【公开号】CN104602429
【申请号】CN201510050091
【发明人】李和平, 孙智兴, 郭恒
【申请人】清华大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月30日